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| 內容簡介： |
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本书完整地涵盖了先进半导体的电离辐射效应，深入探讨了抗辐射加固技术。首先介绍辐射效应的重要背景知识、物理机制、仿真辐射输运的蒙特卡罗技术和电子器件的辐射效应。重点阐述以下内容：商用数字集成电路的辐射效应，包括微处理器、易失性存储器（SRAM和DRAM）和快闪存储器；数字电路、现场可编程门阵列（FPGA）和混合模拟电路中的软错误效应、总剂量效应、位移损伤效应和设计加固解决方案；纤维光学和成像器件（包括CMOS图像传感器和电荷耦合器件CCD）的辐射效应。
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| 關於作者： |
Marta Bagatin 毕业于意大利帕多瓦大学，2006年获得电子工程专业学士学位，2010年获得信息科学与技术专业博士学位。她目前作为博士后，就职于意大利帕多瓦大学信息工程系。她的研究兴趣主要是电子器件的辐射效应和可靠性，特别关注非易失半导体存储器。在辐射效应和可靠性领域，Marta以第一作者或共同作者身份在国际期刊上发表论文约40篇，在国际会议上发表论文约50篇，撰写过两部专著的部分章节。她还经常作为核与空间辐射效应会议（NSREC）以及器件与系统的辐射效应会议（RADECS）等国际会议的委员，也是诸多学术期刊的审稿人。 Simone Gerardin 毕业于意大利帕多瓦大学，2003年获得电子工程专业学士学位，2007年获得电子和电信工程专业博士学位。他目前是意大利帕多瓦大学的助理教授。他的研究聚焦于先进CMOS工艺中电离辐射引起的软错误和硬错误，以及它们与器件老化和ESD的相互作用。Simone在国际期刊上以第一作者或共同作者身份发表论文超过60篇，发表会议论文60余篇，撰写过三部专著的部分章节，在辐射效应国际会议上做过两次专题讲座（Tutorial）。他目前是IEEE Transactions on Nuclear Science期刊副主编，作为诸多学术期刊的审稿人，还担任辐射效应领导小组的代表委员。
毕津顺，博士生导师，贵州师范大学教授，中国科学院微电子研究所特聘研究员，中国科学院大学岗位教授。主要从事半导体器件和集成电路辐射效应、抗辐射加固技术及应用研究。主持国防创新项目、预研项目、自然基金重点项目和面上项目10余项，参与国家重大科技专项、国家自然基金创新研究群体项目、自然科学基金委?C中国科学院大科学装置科学研究联合基金项目和中科院国际合作项目等20余项。已出版译著两部，发表各类学术论文180余篇，申请专利共计80余项。
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| 目錄：
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目 录
第1章 电子器件辐射效应介绍1
1.1 引言1
1.2 辐射效应1
1.2.1 空间1
1.2.2 地球环境3
1.2.3 人造辐射4
1.3 电离总剂量效应4
1.3.1 金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)6
1.3.2 双极器件8
1.4 位移损伤10
1.5 单粒子效应12
SRAM中的单粒子翻转14
1.6 小结16
参考文献16
第2章 辐射效应的蒙特卡罗仿真18
2.1 引言18
2.2 蒙特卡罗方法简史18
2.3 蒙特卡罗方法的定义20
2.4 蒙特卡罗方法模拟半导体器件辐射效应的研究20
2.4.1 单粒子效应21
2.4.2 总剂量效应22
2.4.3 位移损伤剂量效应23
2.5 辐射输运的蒙特卡罗仿真24
2.5.1 蒙特卡罗方法辐射输运和相互作用的定义24
2.5.2 需要考虑的粒子和相互作用24
2.5.3 电子输运：简史和截止能量25
2.5.4 方差减小技术27
2.5.5 辐射输运蒙特卡罗仿真应用总结28
2.6 蒙特卡罗工具示例28
2.6.1 蒙特卡罗N粒子输运码28
2.6.2 Geant429
2.6.3 FLUKA29
2.6.4 粒子和重离子输运码系统(PHITS)29
2.7 小结29
参考文献30
第3章 10 nm级CMOS工艺制程SRAM多翻转的完整指南35
3.1 引言35
3.2 实验装置36
3.2.1 计数多翻转的测试算法的重要性36
3.2.2 测试设施37
3.2.3 测试器件38
3.3 实验结果39
3.3.1 MCU与辐射源的关系40
3.3.2 MCU和阱工艺的关系：三阱的采用40
3.3.3 MCU与重离子实验中入射角的关系42
3.3.4 MCU与工艺特征尺寸的关系42
3.3.5 MCU与设计的关系：阱接触密度43
3.3.6 MCU与电源电压的关系43
3.3.7 MCU与温度的关系44
3.3.8 MCU与位单元架构的关系44
3.3.9 MCU与测试位置(LANSCE和TRIUMF)的关系46
3.3.10 MCU与衬底的关系：体硅和绝缘体上硅47
3.3.11 MCU与测试数据的关系47
3.4 MCU发生的3D TCAD建模47
3.4.1 有三阱工艺中的双极效应49
3.4.2 针对先进工艺优化敏感区域51
3.5 一般性结论：影响MCU敏感度因素的排序54
3.5.1 SEE敏感区域版图55
附录3A55
参考文献56
第4章 动态随机存取存储器中的辐射效应60
4.1 引言60
4.2 动态随机存储器基础61
4.2.1 工作原理61
4.2.2 动态随机存储器的类型63
4.3 辐照效应63
4.3.1 单粒子效应(SEE)63
4.3.2 总剂量效应70
4.4 小结72
参考文献72
第5章 闪存中的辐射效应76
5.1 引言76
5.2 浮栅技术76
5.3 浮栅单元的辐照效应78
5.3.1 总剂量辐照引起的位错误79
5.3.2 单粒子效应引起的位错误80
5.4 外围电路中的辐照效应83
5.4.1 电离总剂量效应84
5.4.2 单粒子效应84
5.5 小结85
参考文献86
第6章 微处理器的辐射效应91
6.1 引言91
6.1.1 软错误机制与作用电路91
6.1.2 章节概述与结构92
6.2 微处理器结构94
6.2.1 流水线、随机状态和结构状态94
6.2.2 时钟分布和I/O97
6.2.3 SoC电路98
6.3 微处理器常见辐射效应98
6.4 微处理器中的单粒子效应99
6.4.1 缓存中的单粒子效应99
6.4.2 寄存器中的单粒子效应104
6.4.3 流水线和执行单元中的单粒子效应105
6.4.4 频率相关性107
6.4.5 温度效应109
6.5 专题讨论110
6.5.1 SEE测试中的激励源设计110
6.5.2 利用最敏感组件探测SEE110
6.5.3 片上网络和通信111
6.5.4 微处理器中的多位翻转(MBU)和角度效应112
6.5.5 加固微处理器的辐射响应行为113
6.5.6 复杂系统的测试114
6.5.7 评估系统响应114
6.6 小结115
参考文献115
第7章 锁存器和触发器的软错误加固设计119
7.1 引言119
7.1.1 未加固的锁存器和触发器119
7.1.2 单粒子翻转的机制121
7.1.3 工艺加固123
7.2 锁存器和触发器的软错误电路加固设计技术124
7.2.1 电路冗余技术124
7.2.2 时间冗余技术126
7.2.3 综合加固策略127
7.2.4 延迟单元电路133
7.2.5 分类和比较135
7.3 电路级加固分析技术136
7.3.1 电路仿真建模136
7.3.2 多节点电荷收集(MNCC)的加固技术138
7.4 小结148
参考文献149
第8章 利用三模冗余电路保证SRAM型FPGA加固效果152
8.1 引言152
8.2 FPGA中单粒子翻转(SEU)和多单元翻转(MCU)数据概述153
8.3 受TMR保护的FPGA电路157
8.3.1 电路设计问题157
8.3.2 条件约束问题158
8.3.3 电路结构问题158
8.4 跨域错误(DCE)159
8.4.1 测试方法和设置159
8.4.2 错误注入和加速器测试结果161
8.4.3 结果与讨论162
8.4.4 DCE的概率165
8.5 SBU与MCU的探测及设计难题166
8.5.1 相关工作167
8.5.2 STARC概述168
8.5.3 案例研究：面积约束下优化可靠性170
8.6 小结171
参考文献171
第9章 模拟与混合信号集成电路的单粒子加固技术175
9.1 引言175
9.2 电荷收集减少176
9.2.1 衬底工程176
9.2.2 版图加固技术177
9.3 临界电荷减少182
9.3.1 冗余技术182
9.3.2 平均技术(模拟冗余技术)183
9.3.3 电阻去耦技术183
9.3.4 电阻电容(RC)滤波技术185
9.3.5 带宽、增益、工作速度和电流驱动能力的优化技术186
9.3.6 差错贡献窗口减小188
9.3.7 高阻抗节点减少190
9.3.8 电荷共享加固技术190
9.3.9 节点分离加固技术192
9.4 小结195
参考文献196
第10章 混合工艺像素、时间不变前端电路CMOS 单片传感器：电离总剂量效应和
体损伤研究202
10.1 引言202
10.2 带电粒子追踪用CMOS单片传感器203
10.3 130 nm三阱CMOS工艺N型深阱单片有源像素传感器203
10.3.1 被试器件和辐照过程描述204
10.3.2 电离总剂量效应205
10.4 180 nm CMOS工艺四阱单片有源像素传感器211
10.4.1 被试器件和辐照过程描述211
10.4.2 电离总剂量效应212
10.5 混合工艺像素单片有源传感器的位移损伤216
10.6 小结220
致谢220
参考文献220
第11章 CMOS图像传感器辐射效应223
11.1 引言223
11.1.1 背景223
11.1.2 APS、CIS和单片有源像素传感器(MAPS)223
11.1.3 辐射效应基本知识224
11.2 CMOS图像传感器(CIS)介绍224
11.2.1 CMOS图像传感器(CIS)技术综述224
11.2.2 与辐射效应相关的重要CIS概念228
11.3 单粒子效应233
11.4 外围电路的累积辐射效应234
11.5 像素的累积辐射效应235
11.5.1 电离总剂量效应235
11.5.2 位移损伤效应241
11.6 小结245
参考文献245
第12章 CCD器件的自然辐射效应256
12.1 引言256
12.2 CCD器件的单粒子效应256
12.2.1 CCD器件的辐射效应256
12.2.2 CCD辐射探测仪257
12.3 CCD自然辐射效应：案例分析259
12.3.1 实验装置260
12.3.2 实验结果260
12.3.3 模拟和仿真264
12.3.4 航空高度的仿真验证266
12.4 小结269
致谢269
参考文献269
第13章 光纤和光纤传感器的辐射效应273
13.1 引言273
13.2 光纤主要辐射效应273
13.2.1 辐射诱生点缺陷和结构变化274
13.2.2 辐射诱生衰减(RIA)275
13.2.3 辐射诱生发射(RIE)275
13.2.4 压缩和辐射诱发折射率变化276
13.3 影响光纤辐射响应的内部与外部参数276
13.3.1 光纤有关的参数276
13.3.2 外部参数278
13.4 主要应用和挑战279
13.4.1 对于光纤279
13.4.2 对于光纤传感器280
13.5 从零到系统级的多尺度仿真：最新进展282
13.6 小结284
参考文献284
缩略语293
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